TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT OY Koneet ilman kuljettajia? Autonomisten ja semi-autonomisten työkoneiden tulevaisuus maanrakennuksessa Kiviainespäivät 19.1.2018 Mika Haapalainen, Projektipäällikkö
Agenda Koneet ilman kuljettajia julkisilla teillä eli liikennesovellukset Koneet ilman kuljettajia työmaa-alueilla Uusimmat turvallisuusstandardit Autonominen ajaminen Etäohjaus TEKES projekti operaattoreita varten 17.1.2018 2
Julkiset tiet / Liikenneratkaisut
Liikennesovellukset julkisilla teillä: Automaatiotasot, määritelmä 17.1.2018 4 SAE, 2016
Liikennesovellukset julkisilla teillä: Automaatiotasot peukalosääntöinä Valmistaja- Lupauksia 2018-2020 0 = kuljettaja vastaa kaikesta 1 = kuljettaja vastaa lähes kaikesta, ajoneuvo voi tukea poikittaista tai pitkittäistä ajoneuvon hallintaa rajatuissa olosuhteissa 2 = ajoneuvo voi tukea poikittaista JA pitkittäistä ---------------------------------------------------------------------------------- 3 = tietyissä olosuhteissa ajoneuvo selviää kaikista ajamiseen liittyvistä tehtävistä MUTTA kuljettajan pitää pystyä ottamaan ajoneuvo haltuunsa tarvittaessa ---------------------------------------------------------------------------------- 4 = kuten 3 paitsi että kuljettajan ei tarvitse ottaa ajoneuvoa haltuunsa, vaan se osaa pysäköidä itsensä tarvittaessa 5 = toimii kaikissa tilanteissa kaikkialla; kuljettajasta tulee matkustaja 17.1.2018 5
Liikennesovellukset julkisilla teillä: Ratkaisut Kokeiluja mm. VTT Valmistajalupauksia 2018-2020 2040-2050? 17.1.2018 6
Liikennesovellukset julkisilla teillä: VTT kehityksen kärjessä vaikeissa olosuhteissa 13.12.2017 Martti on ajanut ensimmäisenä autona AURORA älytiellä täysin automaattisesti lumessa ja kääntynyt ennen Ruotsin rajaa Teimme ehkä myös uuden nopeuden maailman ennätyksen (40 km/h) täysautomaatilla lumessa ja todellisella tiellä https://youtu.be/c3ggjovthsu www.vttresearch.com/vehicle-systems 17.1.2018 7
VTT Robot Drive Experience autonomisen liikenteen liikkuva laboratorio VTT Robot Drive Experience - packages VTT Robot Drive Experience is an advanced vehicle laboratory for studying future autonomous driving needs. The packages are mainly aimed for companies which are developing products linked into autonomous driving. Products can be such as V2X messages, environment perception, services, 5G, automated vehicle functions - you may give a name for it. VTT Robot Drive Experience suites also for demonstration purposes. This laboratory-onwheels is the missing piece of your demonstration environment for convincing your investors and stakeholders. The Finnish Minister of Transport, Mrs. Anne Berner, was impressed with the VTT Robot Drive Experience. Your investors will also love it! Lataa esite 17.1.2018 8
Työmaa-alue
Työmaa-alueilla mahdollisuudet kuljettajattomiin koneisiin aiemmin kuin julkisilla teillä Työmaa-alueet: Uusimmat turvallisuusstandardit tarjoavat uusia mahdollisuuksia jo 2017 alkaen Julkiset tiet/liikennesovellukset: Ajoneuvojen valmiuksia lisätään mm. kuljettajaa avustavien järjestelmien avulla. Kuljettajan läsnäoloa tarvitaan vielä pitkään. Kuva: Maa-ainesten kestävä käyttö, YMPÄRISTÖHALLINNON OHJEITA 1 2009 17.1.2018 10
Työmaa-alue, esimerkki Työkoneet, joilla ajaminen pääosassa (esim. dumpperit, kuorma-autot) Työkoneet, joissa ajaminen ja työvaiheet yhdistyvät (esim. pyöräkuormaajat, puskutraktorit) Liitynnät julkiselle tielle Pääosin paikallaan toimivat työkoneet (esim. kaivurit) Pääosa henkilöiden liikkumisesta Kuva: Tero Taponen @ Maa-ainesten kestävä käyttö, YMPÄRISTÖHALLINNON OHJEITA 1 2009 17.1.2018 11
Automaatiosysteemi ISO17757 mukaan Operating Environment Un-Monitored Un-Monitored Un-Monitored Un-Monitored Un-Monitored Un-Monitored Persons Un-Monitored Persons Un-Monitored Persons Persons Infrastructure Systems Supervisor System for Autonomous or Semiautonomous Autonomous Operating Zone Access Control System Autonomous or Semiautonomous Machine On-Board Network Communication Gateway Monitored Manned Monitored Manned Monitored Manned Task Planner Navigation Positioning and Orientation Perception Safety Monitored Persons Monitored Persons Monitored with TagsPersons Monitored with TagsPersons with Tags with Tags Machine Controls Steering, Powertrain, Braking, Hydraulics, Electrics ISO/DIS17757 (2016) Earth-moving machinery and mining Autonomous and semi-autonomous machine system safety 17.1.2018 12
Olennainen ero ISO 17757 ja aiempien turvallisuusstandardien välillä Kokonaisturvallisuuden näkökulma Ei yksityiskohtiin meneviä teknisiä määritelmiä turvalliselle koneelle Mahdollistaa kustannustehokkaat automaatioratkaisut kokonaisturvallisuuden laskematta 17.1.2018 13
Autonominen operointi työmaa-alueella, esimerkki ISO 17757 pohjalta Itsestään liikkuvat työkoneet ensin sisäisissä kuljetuksissa Etäoperointi ensin koneissa, joissa paljon ajamista ja satunnaista käyttöä. Kuljettajaa avustavat järjestelmät (semi-autonomia) lisäävät etäkäytön kannattavuutta Valvottuja manuaalisia koneita ja henkilöitä autonomisella alueella Valvottuja manuaalisia koneita ja henkilöitä autonomisella alueella Julkisen liikenteen ajoneuvot yhteiskäyttöalueella Kuva: Tero Taponen @ Maa-ainesten kestävä käyttö, YMPÄRISTÖHALLINNON OHJEITA 1 2009 Rajatun liikkumisen tuotantoalue (Operating Environment) Autonomisen operoinnin alue (Autonomous Operating Zone) Valvottu yhteiskäyttöalue Valvomo Liitynnät julkiselle tielle, valvonta Valvomattomien ajoneuvojen ja henkilöiden alue 17.1.2018 14
Työmaa-alue, esimerkki Operating Environment Un-Monitored Un-Monitored Un-Monitored Un-Monitored Un-Monitored Un-Monitored Persons Un-Monitored Persons Un-Monitored Persons Persons Infrastructure Systems Supervisor System for Autonomous or Semiautonomous Henkilöautot Ulkopuolisen liikenteen autot mm. Kuormaautojen kuljettajat, muut toimittajat Täällä mm. tehtävien anto ja priorisointi, fleet management jne. ISO/DIS17757 (2016) Earth-moving machinery and mining Autonomous and semi-autonomous machine system safety 17.1.2018 15
AOZ Autonominen operointialue Operating Environment Monitored Manned Monitored Manned Monitored Manned Monitored Persons Monitored Persons Monitored with TagsPersons Monitored with TagsPersons with Tags with Tags Infrastructure Systems Supervisor System for Autonomous or Semiautonomous Autonomous Operating Zone Access Control System ISO/DIS17757 (2016) Earth-moving machinery and mining Autonomous and semi-autonomous machine system safety 17.1.2018 16
Autonomiset ja muut ajoneuvot Operating Environment Monitored Manned Monitored Manned Monitored Manned Monitored Persons Monitored Persons Monitored with TagsPersons Monitored with TagsPersons with Tags with Tags Infrastructure Systems Supervisor System for Autonomous or Semiautonomous Autonomous Operating Zone Autonomous or Semiautonomous Machine On-Board Network Access Control System Communication Gateway Monitored Manned Monitored Manned Monitored Manned Mahdolliset automaatiojärjestelmään liitetyt miehitetyt koneet Task Planner Navigation Positioning and Orientation Perception Safety Monitored Persons Monitored Persons Monitored with TagsPersons Monitored with TagsPersons with Tags with Tags Machine Controls Steering, Powertrain, Braking, Hydraulics, Electrics Henkilöt, joilla pääsy rajatuille alueille tagien avulla (huolto) ISO/DIS17757 (2016) Earth-moving machinery and mining Autonomous and semi-autonomous machine system safety 17/01/2018 17
Autonominen ajoneuvo, esimerkki Väyläohjattu, sähköisesti ohjattava kone helpottaa automatisointia, tällöin mukana myös todennäköisesti mm. kuorma-anturi, asento-antureita ja moottoridiagnostiikkaa kertomassa koneen toimintatilasta Navigointi: GPS, liiketieto pyörästä Kommunikaatio valvontajärjestelmää n toisiin alueen toimijoihin esim. WiFi, 5G, V2V (Vehicle to Vehicle) Ympäristön havainnointi: Konenäkö, tutka, LIDAR tms. Komatsu Autonomous Haulage System https://youtu.be/snelrmmppls 17/01/2018 18
Etäohjattu työkone (semi-autonominen), esimerkki Väyläohjattu kone, sähköisesti ohjattava kone helpottaa etäohjaus, tällöin mukana myös todennäköisesti mm. kuorma-anturi, asento-antureita ja moottoridiagnostiikkaa kertomassa koneen toimintatilasta Navigointi: GPS, liiketieto pyörästä tms. Kommunikaatio Matalan latenssin WiFi, 5G Ympäristön havainnointi: Video kamera, semi-automaatiossa konenäkö, tutka, LIDAR, tms. https://www.youtube.com/watch?v=krcvs34-zck Etäoperointiasema: Suora näköyhteys ei välttämätön, semiautomaatio vähentää kuljettajan puuttumisen tarvetta 17/01/2018 19
TEKES projekti Smart Wood Terminal automaatiosta kannattavaa liiketoimintaa terminaalioperaattoreille
TEKNOLOGIA LIIKETOIMINTA Digital Platform Clarification of global customer needs Enabling technologies Global service portfolios Autonomous vehicles and functions Defining equipment and ICT supporting AI Enabling equipment and ICT AI as service enabler Smart Wood Terminal Data-driven Competitive Services Export oriented ecosystem Local offerings and network Shared goal Artificial intelligence in Logistics Roadmap for internatialisation Digital Strategy creation Aligned development strategies 17/01/2018 21
Pilottien toteutus vastuut, riskien- ja työnjako, aikataulut Työpaketti hahmotelma - luonnos Turvallisuus kilpailutekijänä Skaalautuvat palvelukonseptit kansainvälisille markkinoille Fleetin ja investointien hallinta Ansainta- ja hyödynjakomallit (kustannus/hyöty analyysit) Ekosysteemin pelisäännöt (sopiminen, vakuutukset, lainsäädäntö, muutoksen hallinta) Alusta & rajapintojen hallinta Automaattiratkaisujen konseptisuunnittelun menetelmät Digitalitaaliset kokonaisprosessit, datavirrat ja alusta Data-analytiikka Teknologiaratkaisut (prosessien automatisointi) Yksittäisen prosessin turvallisuuden varmistaminen Systeemiohjaus & materiaalivirtojen hallinta Ihminen automaatio rajapinnan hallinta Datan jakaminen: IP, turvallisuus, tietoriskit Navigointi, paikannus, anturiteknologiat ja kommunikointi 17.1.2018 22
Kiviainesten oton ja puuterminaalien välillä selviä yhteisiä piirteitä operaattoritasolla Oletko kiinnostunut kuulemaan enemmän projektista? Ota yhteyttä Mika Haapalainen mika.haapalainen@vtt.fi 040-159 4559 17.1.2018 23
Hankkeen ja sen valmistelun aikataulusta Hankkeen valmistelu: sisällön ja aikataulujen määrittely Budjettikierrokset yrityksissä Toteutusvaihe: yritysten omat ja yhteiset kehitystoimet H1/2018 H2/2018 2019 2020 17/01/2018 24
KIITOS!
TEKNOLOGIASTA TULOSTA